Deneyle gözlemlenemeyecek kadar tutarsız ya da komplike doğa yasalarını keşfedebilmemizin bir yolu var mı?

Bu konuda en çok bel bağladığımız kişiler, kuramsal fizikçiler ve matematikçilerdir. Doğanın işleyişini, genelde ellerinde bilimsel veri olmadan veya o günkü teknoloji ile gözlemlenmesi veya deney yapılarak veri toplanması imkansız yasaları, sadece modellemelerine dayandırarak sonuç elde etmişler ve pek çoğu zaman içinde haklı çıkmıştır.

Atom ve parçacık fiziğinde deneylerle elde edilen verilerin çoğu, ünlü matematikçi ve fizikçilerin kuramları ile çok önceden ortaya konmuştur. En basit örneği vermek gerekirse, atomun 19. yüzyılda varlığı ispatlandı, ama M.Ö. 440 yılında Demokritos isimli düşünür, atomun varlığını bize şu kelimeler ile anlatmıştır "her şeyin fiziksel olarak, ancak geometrik olarak bölünemez olan "atomlardan" oluştuğunu; atomlar arasında boşluk olduğunu; atomların yok edilemez olduğu ve her zaman hareket hâlinde olduğunu ve olacağını; sonsuz sayıda ve şekil/boyut olarak farklılık gösteren atom türleri olduğunu savundu (Kaynak: Wikipedi). Bir örnek daha verelim; kara deliklerin eski adı, “Schwarzschild cismi veya kapalı yıldız” idi. Bunun nedeni, Karl Schwarzschild isimli fizikçi, “Einstein alan denklemleri”nin merkezi bir kara deliğin varlığını içeren bir çözümünü yayımlamıştı. Bu ve buna benzer onlarca örnek vermek mümkün.

Sonuç olarak, bilim insanlarının ortaya koydukları fikir ve hipotezler, teknolojinin bize sunduğu gözlem ve deney olanaklarından çok önceleri ortaya konulabiliyor ve bu konuda bize en çok yardımcı olan yöntem, matematiksel modelleme veya fiziğin evrenselliğinden yola çıkan kuramsal fizikçilerin hipotezleridir.

Herhangi bir durumun "doğa yasası" olarak kabul edilebilmesi için öncelikle tutarlı olması gerekir. Eğer bir durumun tutarsız olduğu kanıtlanabilmişse, bu bir doğa yasası olmaz, anomali olur.

Ama tabii ki, bilgimizin veya teknolojimizin yetersizliği sebebiyle aslında çok net örüntüleri olan bir durumu biz becerip de anlamlandıramıyor olabiliriz.

Bilimsel yöntem, doğa yasalarına ilişkin anlayışımızı oluşturmak ve iyileştirmek için büyük ölçüde deneysel gözlem, deney ve veri analizine dayanır. Bununla birlikte, bilim insanlarının doğadaki gizli veya karmaşık örüntüleri ortaya çıkarmak için kullanabilecekleri başka yaklaşımlar da vardır.

Matematiksel Modelleme: Bilim insanları karmaşık sistemleri temsil etmek ve incelemek için genellikle matematiksel modeller kullanırlar. Bu modeller bir sistemin davranışını simüle edebilir ve hemen görülemeyen altta yatan örüntüleri veya ilişkileri belirlemeye yardımcı olabilir. Modelin tahminlerini analiz ederek ve bunları deneysel sonuçlarla karşılaştırarak, araştırmacılar sistemi yöneten temel yasalar hakkında içgörü kazanabilirler.

Hesaplamalı Simülasyonlar: Yüksek performanslı bilgisayarlar, bilim insanlarının karmaşık olguları modelleyen ve araştıran simülasyonlar çalıştırmasını sağlar. Bilim insanları bilinen verileri ve matematiksel denklemleri girerek çok çeşitli koşulları simüle edebilir ve sistemin nasıl davrandığını inceleyebilir. Bu simülasyonlar, deneysel olarak gözlemlenmesi zor olabilecek kalıpları ve ilişkileri ortaya çıkarmaya yardımcı olabilir.

Teorik Fizik: Deneysel verilerin az olduğu veya mevcut olmadığı durumlarda, teorik fizik hayati bir rol oynar. Teorik fizikçiler, doğal olayları açıklayan ve tahmin eden teoriler oluşturmak için matematiksel çerçeveler ve ilkeler kullanırlar. Bu teoriler genellikle titiz matematiksel analizlerle rafine edilir ve doğanın altında yatan yasalar hakkında değerli bilgiler sağlayabilir.

Dolaylı Gözlemler: Bazen bilim insanları, yasaların kendileri anlaşılması zor olsa bile, doğa yasalarının etkilerini veya sonuçlarını dolaylı olarak gözlemleyebilirler. Deneylerin ve gözlemlerin sonuçlarını dikkatle inceleyen araştırmacılar, altta yatan yasaların veya iş başındaki güçlerin varlığına dair çıkarımlarda bulunabilirler.

Oldukça tutarsız veya son derece karmaşık olan doğa yasalarını keşfetmenin zorlu bir mücadele olabileceğini belirtmek gerekir. Bilimsel ilerleme genellikle birden fazla deneyden elde edilen kanıtların biriktirilmesini ve gözlemlenen olguları açıklamak için yeni teorik çerçevelerin geliştirilmesini gerektirir. Ayrıca, özellikle de mevcut teknolojik yeteneklerimizin ötesinde ölçeklerde veya koşullarda var olmaları halinde, belirli yasaları tam olarak anlama veya "yasama" yeteneğimizin sınırları olabilir. Bununla birlikte, araştırmacılar çeşitli bilimsel yaklaşımlar kullanarak doğal dünyanın gizemlerini çözme konusunda önemli adımlar atabilirler.